Математическое описание асинхронного двигателя при частотном управлении. Вектор намагничивающего тока, страница 2

Во втором случае система регулирования верхнего уровня задает сигнал абсолютного скольжения ,  а сигнал задания частоты статора  определяется суммой  и  ,   измеряется датчиком скорости ДС.

В технике частотного управления широкое распространение получил частотно-токовый  способ управления асинхронными двигателями, при котором управляющими воздействиями являются частота и амплитуда тока.

Основная идея метода  состоит в том, чтобы обеспечить стабилизацию потока (чаще всего потока ротора) без непосредственного его измерения. Для  решения этой задачи находится зависимость потока от тока статора, который легко измерить.

Из уравнения установившегося режима (2.19)   находим выражение для потокосцепления и момента двигателя:

,          (3.1)

где     -  абсолютное скольжение.

                               (3.2)

Потокосцепление ротора и момент  асинхронного двигателя определяются током ротора и абсолютным скольжением. Если ток ротора задан, то ток статора может быть найден из схемы замещения как сумма тока ротора и тока намагничивания                               ,                   

                

где   .

Отношение токов ротора и статора не зависит от частоты и является только функцией абсолютного скольжения 

Тогда                        (3.3)

Из  (3.3) видно, что для реализации условия    ток статора необходимо изменять в функции абсолютного скольжения

                                     (3.4)

Функция        показана на рис. 3.2

                                                                  

                                                              Рис.3-2

Скалярная система частотнотокового управления  представлена на рис . 3-3. Входными являются сигналы задания момента  и частоты.  Они формируются  системой управления верхнего уровня, например, регулятором скорости.

 

Сигнал абсолютного скольжения   подается на функциональный преобразователь, который реализует зависимость  и вырабатывает сигнал задания тока статора ,  поступающий  на вход регулятора тока.  Такой привод является приводом с управляемым моментом.  Его момент не зависит от скорости вращения двигателя, а механическая характеристика двигателя абсолютно мягкая (рис. 3-4а)

В разомкнутой по скорости системе регулирования такой привод может быть использован только с нагрузкой определенного вида,  например, вентиляторной, рис. 3.4б.

                                                                

                                                                                                                                                                   

                                                                          Рис.3-4

Для контроля мгновенного значения скорости или углового положения вала привод с управляемым моментом должен быть включен в замкнутую систему регулирования (на рис.3-3 показано штриховой линией).

Скалярные системы просты в реализации, обеспечивая в установившихся процессах высокую перегрузочную способность асинхронных двигателей по моменту  и потери энергии на уровне номинальных. Однако в переходных режимах могут появляться колебания момента и потока, что ограничивает их применение в высокодинамичных электроприводах.

3.2 Векторные системы частотного управления

Существуют три типа систем векторного управления в зависимости от выбранного для ориентации и стабилизации вектора потока: системы с ориентацией на вектор потока ротора;  системы с ориентацией на вектор потока в воздушном зазоре; системы с ориентацией на вектор потока ротора. Динамические свойства электроприводов во всех модификациях практически эквивалентны. Различия между ними проявляются в статическом режиме, рис.3-5.